Dużo pracy wkłada się w tworzenie włókien do drukarek 3D. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak petrochemikalia stają się gotowym filamentem na szpuli!


Jak powstaje filament do drukarki 3D?

Szpule budowlane

Kształtowanie stopionych granulatów jest głównym punktem produkcji (Źródło: Filabot via YouTube)

Włókno żarnikowe jest istotną częścią produkcji dodatków: Jest “źródłem żywności” dla druku FDM 3D. Wraz z rozwojem przemysłu, różnorodność dostępnych włókien jest również coraz większa. Obecnie istnieje wiele marek, różne rozmiary i szeroka gama nowych materiałów.

Skąd się bierze żarnik, ktokolwiek? Proces produkcji żarnika można podzielić na pięć etapów, zaczynając od surowców, a kończąc na szpuli przy drzwiach.

W tym artykule wyjaśniamy proces powstawania żarnika z nadrukiem 3D. Biorąc pod uwagę różnorodność typów żarników i zróżnicowanie w sposobie ich wytwarzania, skupimy się na głównych krokach wspólnych dla wszystkich żarników.

Jak powstaje filament do drukarki 3D?

Etap 1: Tworzywo sztuczne

Włókno zaczyna się od przezroczystych lub białych granulek (Źródło: Axel Barrett via Bioplastic News)

Pierwszym krokiem w procesie produkcji żarnika jest produkcja tworzywa sztucznego. Podczas rafinacji, ropa naftowa jest podgrzewana w piecu przemysłowym, który oddziela jej różne składniki. Jeden z komponentów, nafta, jest najbardziej zaangażowany w produkcję tworzyw sztucznych.

Benzyna, katalizatory i inne składniki chemiczne są wiązane chemicznie w reaktorze polimeryzacyjnym. Następnie produkty z polimeryzowanej benzyny ciężkiej są łączone i przetwarzane. Proces ten polega na stopieniu produktów i zmieszaniu ich z innymi materiałami w celu uzyskania tworzywa sztucznego. Powstałe w ten sposób tworzywo sztuczne jest następnie granulowane na małe kawałki zwane granulatem lub żywicą.

Dostawcy tworzyw sztucznych produkują zazwyczaj przezroczyste lub białe granulki i żywice. Pozwala to ich konsumentom, takim jak producenci włókien, na większą kontrolę nad procesem barwienia.

W porównaniu ze szpulami z włókna, pelety są bardzo tanie: można kupić 1 kg peletów za ułamek ceny 1 kg włókna. Dzieje się tak oczywiście dlatego, że firmy produkujące włókna przetwarzają surowce na gotowe produkty, których cena wpływa na koszt procesu przetwarzania, jak również na pożądaną marżę zysku firm.

Jeśli jesteście Państwo gotowi podjąć to wyzwanie, możecie zaoszczędzić pieniądze kupując granulat bezpośrednio od dostawcy tworzyw sztucznych i samodzielnie produkując żarnik. Dostępne są nawet produkty komercyjne, które ułatwiają proces produkcji żarnika.

Jak powstaje filament do drukarki 3D?

Etap 2: Przygotowanie

Następnie pelety są mieszane z różnymi dodatkami (źródło: Phoenix Analysis and Design Technologies)

Drugim etapem procesu jest przygotowanie pelletu do kolejnego etapu, formowanie, w którym zostanie on zestalony w swojej strunowej formie. Pelletki są wkładane do mieszarki przemysłowej i mieszane z dodatkami w celu uzyskania jednolitej mieszanki i nadania włókninie określonych właściwości.

Dodatki mogą zawierać barwniki, które określają kolor, lub inne rzeczy, które przyczyniają się do właściwości takich jak odporność na uderzenia, wytrzymałość, integralność strukturalna, a nawet właściwości magnetyczne. Egzotyczne włókna, takie jak drewno, powstają poprzez mieszanie specjalnych dodatków, takich jak trociny lub cząstki drewna, z plastikowymi granulatami.

Suszenie

Po odpowiednim wymieszaniu peletek przechodzą one do fazy suszenia. Podobnie jak włókno, pelety są higroskopijne, co oznacza, że pochłaniają wilgoć z powietrza. Może to spowodować deformację lub degradację tworzywa sztucznego, dlatego też usunięcie wilgoci z granulatu jest niezbędne do zapewnienia produkcji wysokiej jakości włókna. Pellet jest zazwyczaj suszony w temperaturze od 60 °C do 80 °C przez kilka godzin, ale proces ten różni się w zależności od producenta.

Jak powstaje filament do drukarki 3D?

Etap 3: Kształtowanie

Następnie pelety są topione i wytłaczane (Źródło: Salvatore Balestrino via YouTube)

Trzecim etapem procesu produkcji żarnika jest formowanie granulatu w kształt sznurka, proces, który obejmuje podgrzewanie i chłodzenie. Jest to, że tak powiem, główne wydarzenie.

Grzanie

W pierwszej części formowania granulat podawany jest do wytłaczarki włókien, w której znajduje się komora grzewcza. W komorze tej poszczególne granulki są topione w gęstej substancji, dzięki czemu można je łatwo formować.

W tym stanie pelety łączą się ze sobą i są formowane w spójny, niciowy materiał. Podobny do nitki materiał, lepiej znany jako włókno, opuszcza komorę grzewczą przez okrągłą dyszę i przechodzi do sekcji chłodzącej.

Chłodzenie

Po opuszczeniu sekcji grzewczej żarnik jest przeciągany przez wiele komór wodnych. Pierwsza komora jest pełna ciepłej wody, co jest ważnym czynnikiem w uzyskaniu zaokrąglonego włókna. Odpowiednie ustawienie temperatury w zależności od materiału pomaga zapobiec powstawaniu żarnika o owalnym kształcie, co jest problematyczne w przypadku druku 3D.

Druga komora jest pełna chłodnej wody, która chłodzi włókno i utwardza je do nowego kształtu. Prędkość, z jaką ciągnięte jest włókno, określa jego średnicę. Wolniejsza prędkość powoduje większą średnicę, podczas gdy szybsza prędkość robi odwrotnie.

Jak powstaje filament do drukarki 3D?

Etap 4: Nawijanie

Włókno jest następnie nawijane wokół szpuli (Źródło: Ian Johnson via YouTube)

Następnie silniki wyciągają żarnik z komory chłodzenia do mechanizmu szpulowego. Proces szpulowania rozpoczyna się od pomiaru średnicy żarnika za pomocą urządzenia laserowego, aby upewnić się, że znajduje się on w granicach tolerancji średnicy docelowej, najprawdopodobniej 1,75 mm lub 2,85 mm.

Następnie włókno jest mocowane do szpuli i nawijane wokół niej. Gdy czujniki wykryją, że szpula jest pełna, włókno jest cięte i zabezpieczane. Proces rozpoczyna się ponownie, wypełniając kolejną szpulę aż do wyczerpania filamentu.

Jak powstaje filament do drukarki 3D?

Etap 5: Pakowanie

Na koniec, włókno jest pakowane z markowymi etykietami, a następnie wysyłane (Źródło 3D Printers and Supplies via Pinterest)

Ostatni krok to proces przygotowania szpul do sprzedaży. Są one oznakowane specyficznymi dla firmy opakowaniami, które często przybierają formę naklejek firmowych na szpule. Opakowania zawierają również zazwyczaj etykiety i kody kreskowe dla celów biznesowych i organizacyjnych.

Po odpowiednim zapakowaniu, włókno jest gotowe do wysyłki do klientów. Szpule, które nie są natychmiast wysyłane, są przechowywane do momentu, gdy ktoś taki jak Ty ich nie zamówi.

Cały ten proces odbywa się w kółko każdego dnia, aby dostarczyć paliwo dla Ciebie i Twojej drukarki 3D. Jak widzisz, potrzeba dużo czasu, aby upewnić się, że otrzymana przez Ciebie żyłka jest wysokiej jakości. Następnym razem, gdy otworzysz opakowanie nowo powstałej żarnika, będziesz miał lepsze wyczucie całej pracy, która dzieje się za kulisami.

0 0 vote
Article Rating